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高端口数和高速速率的新型光分组交换技术

上网日期: 2003年07月13日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:架构? 互联网? 带宽? 网络?

随着互联网转向具有战略意义的全球IP基础架构,用户不仅需要更高的带宽,而且需要更广泛的集成式服务,并要求这些服务具备“关键任务”的可靠性。服务提供商将面临“成本危机”,因为他们需要运营多种并行的网络,这不仅具有很高的复杂性,而且效率很低。

目前,服务提供商正努力使他们的复杂网络朝一种更简单的架构发展,这种新架构是基于一种单一的高可用性智能数据包层(驻留在光传输层上)。处在该新架构中心的是核心IP/MPLS(互联网协议/多协议标记交换)路由平台。

充分可伸缩的IP路由平台

现有的路由器仍不具备充分的伸缩性,以满足计划的流量需求,而且它们也不能提供在IP网络上运行关键任务通信流所需的极高可用性。此外,电交换结构已经达到物理极限,从而使路由器无法具有充分的伸缩性,以避免过早的升级。

所有这些都表明,业界需要新类型的可伸缩路由器架构,它能以电子方式路由IP/MPLS数据包,但以光的方式交换它们。为了实现这种下一代的IP路由平台,我们需要把高端口数量和高速交换(纳秒级)结合在一起。然而,以往所有的光交换技术要么是高端口数量、低速率交换(毫秒级),要么是高速率交换(纳秒级)、低端口数量。

因此,需要新的技术才能实现这样的路由器,换言之,人们需要一种新的光交换方式。

能够实现可伸缩IP/MPLS路由平台的理想光交换技术应该提供高速率交换(纳秒级)、数百个10Gbps端口(未来是40Gbps)、从数十到数百个端口的可伸缩性及独立的带宽,以支持更高的端口数据率。

以前提议的光交换技术要么是高端口数量、低速率(微妙到毫秒级),如微机电系统(MEMS)和声光器件,要么是高速率、低端口数量,如光热、全息和可调激光器。与这些技术不同,Chiaro公司的光相位阵列(OPA)技术既能提供高端口数量,又能实现高速率。它已经被加州大学电信与IT研究所的“OptIPuter”网格计算项目所采用。

OptIPuter下一代光网络代表一种全新的架构。在OptIPuter中,通信链路是计算机最快的部分,而处理器变成速度较慢的“外设”。在部署的OptIPuter网络中,OPA是可扩展的、与带宽无关的6?×6?端口模块,并以纳秒级速度进行光交换。

OPA技术的工作原理

在OPA技术中,光路交换是通过创新地运用相长干涉和相消干涉等基本光学原理而实现的,而且OPA技术使用砷化镓(GaAs)波导来控制光路交换。

在OPA交换过程,每个输入光纤支持128个并行的光路或波导。波导的数量决定了两个参数:输出光点的尺寸和分辨率(波导越多,形成的光点就越小、越密)以及次生光带的亮度(更多的波导可以减小散射光的亮度)。

每组128个波导被称为一个光束偏转器,每个光束偏转器由单一的光纤激活。OPA技术利用砷化镓的光电效应来“偏移”光束,并将它们从一个光纤交换到另一个光纤。Chiaro公司的工程师之所以选择砷化镓是因为这种材料的光学特性能够通过施加外部电场而被改变。外部电场能控制砷化镓材料的折射率,因此当施加外部电场后,通过它的光线会产生迟滞。结果,从光束偏转器中出来的光线能够被偏移到任何希望的位置。

利用相长干涉和相消干涉的光学原理,OPA交换技术实现了高速率和高端口数量。特别地,在建立干涉模式时的物理延迟基本上就是光的速度。高端口数量是由128个波导的阵列空间解析度决定的。

OPA技术提供了很多设计方面的优势,包括:

1. 可靠性:全部采用固态部件,唯一的有源器件是一个反偏二极管。

2. 可制造性:所需的有源调整步骤非常少,而且可以利用半导体制造方法。

3. 可伸缩性:由光纤的速率和规格决定。

4. 低功耗:光交换结构消耗的功率远远低于同等规模的电交换结构。

5.更小的占位面积和更轻的重量:光交换结构所需的空间比同等规模的电交换结构更少,这对于试图优化机架空间的电信运营商而言是一个重要的考虑事项。

6. 更短且一致的延时:OPA技术不需要光电转换。

7.灵活性:可以为交换结构开发多个控制平面,以允许在一个公共的核心上部署新的网络架构。

基于电子路由与光交换的大型集中式IP/MPLS路由平台将为互联网服务提供商提供许多重要的好处,包括可伸缩的模式变化、大大缩减的成本以及更长的资本保值期(10年以上的产品生命周期)。

作者:Tom McDermott


技术副总裁


Eric Brendel


高级网络架构师


Chiaro Networks公司






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